高中专题2 研究物质的基本方法第三单元 人类对原子结构的认识第二课时学案及答案

第二课时　原子核外电子排布

1．回顾初中所学原子结构知识，结合电子层模型示意图，了解核外电子能量高低与分层排布的关系。

2．依据稀有气体元素原子的电子层排布，思考并总结出核外电子排布规律，并学会书写常见简单原子的原子结构示意图。培养宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知的化学学科核心素养。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

1．电子层的划分

(1)核外电子的能量及运动区域。

(2)电子层及其与能量的关系。如图所示

汈汈汈汈汈

2．核外电子的排布规律

①电子总是尽量先排在能量最低的电子层，即最先排层，层排满了，再排层等。

②原子核外各电子层最多容纳的电子数为2n2。

③原子最外层电子数不能超过(K层为最外层时不能超过)，次外层电子数不能超过18，倒数第三层电子数不能超过32。

1．原子核外每个电子层上均含有2n2个电子的元素是(　　)

A．Be　　　　　　　　　            B．C

C．Ar    D．Ne

解析：选D　n＝1，该层电子数为2；n＝2，该层电子数为8，即，则该元素为Ne。

2．下列叙述正确的是(　　)

A．电子的能量越低，运动区域离原子核越远

B．电子总是尽可能地先从内层排起

C．稀有气体元素原子的最外层都有8个电子

D．当M层是最外层时，最多可排布18个电子

解析：选B　A项中电子能量越低，离核越近，错误；C项中He原子最外层有2个电子，错误；D项中当M层为最外层时，最多排布8个电子，错误。

3．下列叙述正确的是(　　)

A．在多电子的原子里，能量高的电子通常在离核近的区域运动

B．核外电子总是先排在能量低的电子层上，例如只有排满M层后才排N层

C．某原子M层上电子数为L层电子数的4倍

D．某离子的核电荷数与最外层电子数相等

解析：选D　A项，在多电子的原子里，能量高的电子在离核远的区域运动，错误；B项，原子核外电子通常先排在能量低的电子层上，但不完全遵循先排满内电子层，再排外电子层，如K、Ca的N层上分别有1、2个电子，其M层上都是8个电子，不是18个电子，错误；C项，当M层上排有电子时，L层上一定排满了8个电子，而M层最多只能排18个电子，错误；D项，由O2－的结构示意图可知D项正确。

4．关于原子结构的叙述正确的是(　　)

A．所有的原子核都是由质子和中子构成的

B．原子的最外层电子数不超过8

C．稀有气体原子的最外层电子数均为8

D．原子的次外层电子数都是8

解析：选B　A项中H的原子核只由质子构成；C项中He原子最外层有2个电子；D项中次外层电子数不一定都是8，例如碳原子的次外层电子数是2。

1．原子和离子的结构示意图

(1)原子结构示意图：表示原子的核电荷数和核外电子在原子核外各电子层排布的图示。

如Na原子的原子结构示意图为

(2)离子结构示意图

离子结构示意图中各符号与原子结构示意图含义一样，但注意原子结构示意图中质子数等于核外电子数，而离子结构示意图中质子数与核外电子数不相等。如

Cl－　　　Na＋

2．离子和原子的区别与联系

从结构上看，原子中核内质子数等于核外电子数，而在离子中这两个数值不相等；从电性上看，原子不显电性，而离子显电性。

原子和离子通过得失电子而相互转化。

3．原子核外电子排布与元素化学性质的关系

(1)稀有气体元素原子最外层电子数为8(氦为2)，处于稳定结构，不易得失电子，因此化学性质稳定，一般不跟其他物质发生化学反应。

(2)金属元素原子最外层电子数一般少于4个，在化学反应中容易失去电子，使最外层达到8电子(最外层是第一层时为2电子)稳定结构，变为带正电荷的阳离子。阳离子所带正电荷的数目等于原子失去的电子的数目。如Mg2＋的形成过程如图(a)所示。

(3)非金属元素原子最外层电子数一般多于4个少于8个，在化学反应中容易得到电子，使最外层达到8电子(最外层是第一层时为2电子)稳定结构，变为带负电荷的阴离子。阴离子所带负电荷的数目等于原子得到的电子的数目。如氧离子的形成过程如图(b)所示。

[问题探讨]

1．核电荷数为1～20的元素的核外电子排布特点。(填元素符号)

(1)原子最外层仅有1个电子的元素：____________。

(2)原子最外层仅有2个电子的元素：____________。

(3)原子最外层电子数等于次外层电子数的元素：____________。

(4)原子最外层电子数是次外层电子数2倍的元素：________。原子最外层电子数是次外层电子数3倍的元素：________。原子最外层电子数是次外层电子数4倍的元素：________。

(5)原子最外层电子数是电子层数2倍的元素：____________。原子最外层电子数是电子层数3倍的元素：____________。

(6)原子电子层数与最外层电子数相等的元素：____________。

(7)原子电子层数是最外层电子数2倍的元素：____________。

(8)原子电子总数为最外层电子数2倍的元素：____________。

(9)原子次外层电子数是最外层电子数2倍的元素：____________。

(10)原子内层电子数是最外层电子数2倍的元素：____________。

(11)原子核中无中子的元素：____________。

提示：(1)H、Li、Na、K　(2)He、Be、Mg、Ca　(3)Be、Ar　(4)C　O　Ne　(5)He、C、S　O　(6)H、Be、Al　

(7)Li、Ca　(8)Be　(9)Li、Si　(10)Li、P　(11)H

2．钾的原子结构示意图若画为，它违背了核外电子排布的哪条规律？试画出正确的钾的原子结构示意图。

提示：违背了最外层电子数最多只能排8个电子的规律；。

3．举例说明10e－原子、分子和离子。

提示：原子：Ne；分子：CH4、NH3、H2O、HF；离子：N3－、O2－、F－、Na＋、Mg2＋、Al3＋、OH－、 NH 等。

4．学会用类推法推出18e－的原子、分子和离子。

提示：原子：Ar；分子：SiH4、PH3、H2S、HCl、F2、H2O2、N2H4 、C2H6、CH3OH；离子：S2－、Cl－、K＋、Ca2＋、HS－、 PH 等。

1．常见含2e－、10e－、18e－的粒子

(1)核外有2个电子的粒子：Li＋、Be2＋、H－、He、H2

(2)核外有10个电子的粒子

(3)核外有18个电子粒子

2．1～20号元素原子的核外电子排布规律

(1)原子核中无中子的原子：H。

(2)最外层有1个电子的元素：H、Li、Na、K。

(3)最外层有2个电子的元素：He、Be、Mg、Ca。

(4)最外层电子数是次外层电子数2倍的元素：C；是次外层电子数3倍的元素：O。

(5)最外层电子数是电子层数3倍的元素：O。

(6)电子层数是最外层电子数2倍的元素：Li、Ca。

(7)电子层数与最外层电子数相等的元素：H、Be、Al。

(8)次外层电子数是最外层电子数2倍的元素：Li、Si。

(9)内层电子总数是最外层电子数2倍的元素：Li、P。

(10)最外层电子数是电子层数2倍的元素：He、C、S。

1．下列说法正确的是(　　)

A．钾原子结构示意图为

B．某原子M层电子数为L层电子数的4倍

C．某离子M层和L层电子数均为K层的4倍

D．短周期元素中，内层电子总数是最外层电子数2倍的元素只有P

解析：选C　钾原子结构示意图为，A项错误；L层能容纳8个电子，M层最多容纳18个电子，M层不可能是L层电子数的4倍，B项错误；S2－、K＋的L层、M层均有8个电子，是K层的4倍，C项正确；短周期元素中，内层电子总数是最外层电子数2倍的元素除P外，还有Li，D项错误。

2．下列各原子结构示意图中所表示的核外电子排布正确的是(　　)

A．    B．

C．    D．

解析：选C　解答此题时应注意：①电子总是尽量先排在能量最低的电子层；②各电子层最多容纳的电子数目为2n2；③原子最外层电子数不能超过8(K层为最外层时不能超过2)。A项应该先排满K层再排L层，错误；B项各层最多排2n2个电子，K层最多排2个电子，错误；D项最外层最多只能排8个电子，错误。

3．在1～18号元素中，A元素原子最外层电子数是次外层电子数的2倍；B元素原子最外层电子数是其内层电子总数的3倍；C元素原子M层电子数等于其L层电子数的一半；D元素原子最外层有1个电子，D的阳离子与B的阴离子电子层结构相同。则4种元素原子序数关系中正确的是(　　)

A．C>D>B>A    B．D>B>A>C

C．A>D>C>B    D．B>A>C>D

解析：选A　 A元素原子的次外层电子数只能是2，最外层电子数是4，A的原子序数为6；B元素的内层电子总数只能是2，最外层电子数为6，B的原子序数为8；C元素原子有3个电子层，L层必有8个电子，M层有4个电子，C的原子序数为14；D的阳离子与B的阴离子(即O2－)电子层结构相同，且D原子最外层有1个电子，则D为Na元素，原子序数为11。故原子序数：C>D>B>A。

4．写出1～18号元素中符合下列条件的原子(或离子)的微粒符号，并画出其结构示意图。

(1)某元素原子L层上的电子数为K层的3倍：____________。

(2)某元素原子L层上的电子数为K层的一半：____________。

(3)某元素原子得到2个电子后所形成电子总数与氩原子的电子总数相同的离子：____________。

(4)某元素原子的最外层电子数等于次外层电子数的2倍：____________。

解析：由题给信息可知，(1)是O。(2)是Li。(3)是S2－。(4)是C。

答案：(1)O　　(2)Li　

(3)S2－　　(4)C

[分级训练·课课过关]________________________________________________________

1．原子是由原子核和核外电子构成的。下列有关原子核外电子排布的说法错误的是(　　)

A．电子总是先排布在能量最低的电子层里

B．每个电子层最多能容纳的电子数为2n2

C．最外层电子数不超过8个(K层为最外层时不超过2个)

D．S2－的M层电子数是K层电子数的3倍

解析：选D　S2－结构示意图为，M层电子数为8，K层电子数为2，故D错误。

2．某元素原子的核电荷数是电子层数的5倍，其质子数是最外层电子数的3倍。该元素的原子核外电子排布是(　　)

A．2、5    B．2、7

C．2、8、5    D．2、8、7

解析：选C　第一层最多排2个电子，第二层最多排8个电子，第三层最多排18个电子，某元素原子的核电荷数是电子层数的5倍，则电子层数为2、3或4。若含有2个电子层，则电子数为10，不满足质子数是最外层电子数的3倍；若含有3个电子层，则电子数为15，满足质子数是最外层电子数的3倍，该元素为P，其原子核外电子排布是2、8、5；若含有4个电子层，则电子数为20，不满足质子数是最外层电子数的3倍。

3．下列说法错误的是(　　)

A．某原子K层上只有一个电子

B．某原子M层上电子数为L层上电子数的4倍

C．某离子M层上和L层上电子数均为K层上电子数的4倍

D．某离子的核电荷数与最外电子层上的电子数相等

解析：选B　K层、L层、M层上最多能容纳的电子数分别为2、8、18。K层上可排1个电子，也可排2个电子，A项正确；当M层上排有电子时，L层已经排满电子，即排了8个电子，而M层最多可以排18个电子，B项错误；符合“M层上和L层上电子数均为K层上电子数的4倍”的离子可以是S2－、Cl－、K＋、Ca2＋等，C项正确；最外电子层上的电子数可为2或8，核电荷数和最外层电子数均为2的只有He，不符合条件，核电荷数和最外层电子数均为8的为O2－，D项正确。

4．已知某粒子的结构示意图为。

(1)当x－y＝10时，该粒子为________(填“原子”“阳离子”或“阴离子”)。

(2)当y＝8时，粒子可能为(填名称)______、________、________、________、________。

解析：(1)当x－y＝10时，x＝10＋y，说明核电荷数等于核外电子数，所以该粒子应为原子。(2)当y＝8时，应为18个电子的粒子，所以可能为氩原子、氯离子、硫离子、钾离子、钙离子。

答案：(1)原子　(2)氩原子　氯离子　硫离子　钾离子　钙离子

5．A、B、C、D 4种元素的核电荷数依次增大，它们的离子的电子层数相同且最外层电子数均为8。A原子的L层电子数与K、M层电子数之和相等，D原子的K、L层电子数之和等于电子总数的一半。则4种元素的元素符号依次是

A__________，B__________，C_________，D________。

解析：A原子的L层电子数与K、M层电子数之和相等，所以A的核电荷数为2×8＝16，A为S元素；D原子的K、L层电子数之和等于电子总数的一半，所以D的核电荷数是(2＋8)×2＝20，D为Ca元素。根据核电荷数依次增大，它们的离子的电子层数相同且最外层电子数均为8，可以判断出B为Cl元素，C为K元素。

答案：S　Cl　K　Ca